[发明专利]一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统

权利要求书

1.一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于：包括PC主机、用户接口、建模仿真编辑系统、组装控制系统、误差优化系统及建模数据库，所述PC主机通过用户接口和建模仿真编辑系统连接，所述建模仿真编辑系统与组装控制系统、误差优化系统及建模数据库连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述组装控制系统，包括：

视觉引导模块，其用于采集组装工作台上的目标位姿信息和机械臂当前位置信息，并分别相应传送至力感知模块和阻抗控制模块；

力感知模块，其用于采集机械臂与组装目标的接触信息，并与将接收的目标位姿信息进行匹配与修正，以增加接触信息的维度，进而得到接触状态且反馈至视觉引导模块以作为下次组装的指导数据；所述力感知模块还用于采集机械臂的腕部受力信息并传送至阻抗控制模块；

阻抗控制模块，其用于根据接收的机械臂当前位置信息和腕部受力信息分别为视觉引导模块和力感知模块提供机械臂位置修正信息和控制力矩。

3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述视觉引导模块中，采集组装工作台上的目标位姿信息的过程包括：在已知环境中确定视觉引导模块的相对位置，实现标定；视觉引导模块记录图像信息，在程序中订阅视觉引导模块节点消息，获取图像内容；对获取的图像进行滤波处理；调用指数增强函数来增强滤波后的图像信息的有用信息且抑制无用信息；根据一定的相似性准则将增强后的图像划分成不同区域；计算和统计图像局部区域的梯度方向直方图来构成特征，将局部目标的表象和形状由梯度或边缘的方向密度分布进行描述；借助函数solver()完成位姿解算，获取图像目标的空间位置；使用函数transform()执行坐标变换，得到组装目标在世界坐标系的参数值。

4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述力感知模块用于：初始化机械臂位姿和各关节转角，声明组装算法和策略网络的相关参数；调整机械臂姿态，执行组装动作；接收已知环境设置的接触传感器发送的断路器上下盖接触时的六维力或位姿信息，获取接触时的数据，实现力感知功能。

5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述阻抗控制模块中，获取机械臂位置修正信息的过程包括：设定机械臂期望位置；根据机械臂逆动力学程序求解机械臂各关节控制力矩；将力矩经预设控制器传递给机械臂，得出腕部受力；腕部受力经处理后输入末端接触力转化函数，输出接触力；接触力与期望接触力做差，经阻抗控制模块得出位置修正量，进而修改期望位置。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述PC主机包括键盘和显示器，所述PC主机采用的服务器是采用嵌入式纯硬件结构，完全脱离Windows系统，即插即用，可以对任意子系统进行控制和管理，实现整个系统高度集成和互联互控的核心平台，具有强大的控制和管理能力。

7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述运行仿真模拟的PC机是所述桌面交互PC主机或所述客户端虚拟机。

8.根据权利要求1至5任一所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述用户接口为RS485通讯接口，采用屏蔽双绞线传输和主从通信方式，RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，终端RS485接口采用DB-9与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9对接。

9.根据权利要求1至5任一所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，所述建模数据库包括物理对象类库、集合模型库、运动模型库、仿真模型库和仿真结果。

10.根据权利要求1任一所述的一种新能源汽车配件组装仿真模拟系统，其特征在于，误差优化系统，包括仿真组装设计与输入步骤、仿真测量设计与输入步骤和计算与工艺优化步骤，其中，参与组装的待组装零件和被组装体包括相互配合的多组孔销，仿真组装设计与输入步骤包括：

步骤一、从待组装零件和被组装体的多组孔销中，确定其中的至少一组为定位孔销，针对所述定位孔销的配合，根据实施组装的工艺能力和产品几何技术规范，确定所述定位孔销的尺寸公差的初始方案，所述产品由待组装零件和被组装体组装形成；

步骤二、将待组装零件以及被组装体上的基准特征及尺寸公差的初始方案输入到偏差分析软件中；

仿真测量设计与输入步骤包括：

步骤三、从待组装零件和被组装体的多组孔销中，确定除所述定位孔销以外的其他组孔销作为测量目标，参考产品几何技术规范，设计所述其他组孔销所能允许通过的最大螺栓直径的计算方法，并确定所述计算方法中待输入的与所述测量目标相关的测量特征及尺寸公差的初始方案；

步骤四、将待组装零件以及被组装体上的测量特征及尺寸公差的初始方案输入到偏差分析软件中；

计算与工艺优化步骤包括：

步骤五、在所述偏差分析软件中对待组装零件和被组装体的组装进行仿真模拟，根据组装需求和实施组装的工艺能力，对组装涉及的参数进行优化。